Curso internacional La Fisiología de Cultivos como Herramientas para la Mejora de los Sistemas de Producción de Trigo y Cebada

Transcripción

1 Curso internacional La Fisiología de Cultivos como Herramientas para la Mejora de los Sistemas de Producción de Trigo y Cebada Impacto de las enfermedades foliares a lo largo de la ontogenia del cultivo Qué estrategias tienen los cultivos para compensar la pérdida de área foliar? Red 110RT0394. Mejorar la eficiencia en el uso de insumos y el ajuste fenológico en cultivos de trigo y cebada (METRICE) Valdivia, 16, 17 y 18 de diciembre de 2013 Universidad Austral de Chile

2 FACTORES DETERMINANTES DE LA PRODUCCIÓN Factores definitorios Ambiente: Rad, T, etc Suelo Genotipo Potencial Factores limitantes Antecesor Agua Nutrientes Alcanzable Medidas de aumento de rinde Factores reductores -Malezas -Enfermedades -Plagas -Granizo, etc. Logrado Medidas de protección de rinde Adaptado de Van Ittersum, M.K. y R. Rabbinge (1997) Rinde (ton/ha)

3 Factores determinantes de la enfermedad Qué conocer de estos factores? PATÓGENOS -Bio o necrotróficos -Fuente de inóculo -Tasa de esporulación -Formas de dispersión - Modo de supervivencia AMBIENTE -Temperatura -Agua (lluvias) -HR, mojado -Manejo FISIOLOGÍA DEL CULTIVO - Estado ontogénico - Estado nutricional - Nivel de rendimiento -Material genético (resistencia-tolerancia)

4 Clasificación: 1) Formas de supervivencia y alimentación BIOTRÓFICO Obtienen nutrientes exclusivamente de tejidos vivos. Altamente específicos Fuera del ciclo del cultivo solo pueden sobrevivir en plantas alternativas o en semillas (ej. Carbones) Roya anaranjada Royas Oídios Mildiu Carbones Virus NECROTRÓFICOS Septoriosis Obtienen nutrientes exclusivamente de tejidos muertos. Matan células con enzimas y toxinas Fuera del ciclo del cultivo el patógeno puede sobrevivir en rastrojos (fase saprofítica). También en semillas (MA-rayado bact-mor) y alternativos (Septoria) En cultivo: fase parasítica Manchas foliares (Septoria MA-MOR) Tizones foliares Podredumbres Fusariosis Muchas bacterias Ing. Agr. Dr. R. Serrago Ing. Agr. R. Carretero

5 Clasificación: 2) Ciclos por estación de crecimiento MONOCÍCLICAS Un solo ciclo de vida por estación de crecimiento El inóculo primario es el principal responsable de la infección Verticillum Podredumbre del capítulo (Sclerotinia) Fusarium (algunos autores sostienen que es policíclica a partir de macroconidios) POLICÍCLICAS Más de un ciclo de vida por estación de crecimiento con sucesivas reinfecciones El inóculo secundario es el responsable de las sucesivas reinfecciones La gran mayoría de las foliares: royas, manchas TASA DE DESARROLLO: cantidad de ciclos + período de latencia + tasa esporulación Ing. Agr. Dr. R. Serrago Ing. Agr. R. Carretero

6 Clasificación: 3) Fuentes de inóculo 1. Habitantes de suelo (causante de enfermedades de raíz y tallo): géneros Roizoctonia, Pythium, Sclerotium, algunas especies de Fusarium 2. Invasores de suelo: habitantes de raíces: Sclerotinia, Phytophthora, algunas especies de Fusarium 3. Semilla (eficiencia de transmisión a plántula): Mancha amarilla Rayado y tizón bacteriano MOR - Cercospora kikuchii Mancha marrón Carbones Alternaria sp (trigo) Bipolaris sorokiniana (mancha borrosa) Cancro - Antracnosis 4. Rastrojo: Mancha amarilla Septoriosis - MOR - Cercospora kikuchii Mancha marrón 5. Plantas alternativas: Royas Biotróficas en general Ing. Agr. Dr. R. Serrago Ing. Agr. R. Carretero

7 Clasificación: 4) Dispersión 1. Viento 2. Agua 3. Suelo 4. Semilla 5. Contacto entre individuos 6. Forma y peso de los propágulos 1. Mancha amarilla del trigo: esporas de inoculo secundario pesadas 2. Roya de la hoja: esporas livianas 3. Fusariosis: esporas livianas + polífaga Ing. Agr. Dr. R. Serrago Ing. Agr. R. Carretero

8 CULTIVO: recurso luz (agua?) Radiación Incidente k Aparición y expansión de hojas Ramas - macollos Densidad IAF Radiación interceptada Radiación absorbida BIOMASA EUR IC Aceleradores de senescencia Reductores de intercepción Captores de radiación Reductores de fotosíntesis Consumidores de asimilados Consumidores de tejidos Reductores de Stand Foliares: Manchas, Tizones, Royas Damping off Podredumbres Mal Rio IV Fusariosis RENDIMIENTO Alteración de morfogénesis Carbones

9 Enfermo Enfermo Enfermo (Tn/ha) Nro de Granos (Miles de granos/m2) Disminuciones hasta 25% Sano RENDIMIENTO y = 0,95x 0,52 R 2 = 0,89 Disminuciones hasta 40% Sano (Tn/ha) Peso de Granos P1000 (gramos) Disminuciones hasta 27% Sano Carretero, Serrago & Miralles (2006)

10 Manchas Foliares en Cebada

11 Severidad (%) Severidad (%) CULTIVO PATÓGENOS: Estratos foliares Severidad (%) Severidad (%) Mancha Amarilla 20 K. Pegaso Baguette HB HB-1 HB-2 HB-3 HB-4 HB-5 HB Días desde emergencia Roya de la hoja Días desde emergencia K. Pegaso Baguette HB HB-1 HB-2 HB-3 HB-4 HB-5 HB Días desde emergencia Espiguilla terminal Días desde emergencia Floración

12 Que funciones afectan las enfermedades foliares? Enfermedades foliares Índice de área foliar k Cultivares Fecha de siembra Radiación interceptada Densidad Nutrientes Enfermedades foliares Ambiente Radiación absorbida Enfermedades foliares Eficiencia de Uso de la Radiación EUR BIOMASA PARTICION (IC) RENDIMIENTO

13 Alcanzar el periodo critico con buena cobertura es esencial para lograr una buena cantidad de biomasa y tener un buen rendimiento.

14 Radiación Interceptada (%) Daño enfermedades Real Digital Periodo Critico: Importancia del área verde Area Verde sana Area Verde Enferma 95% 4-6 Valor critico Indice de área verde

15 Mancha amarilla de la hoja (Dreschlera tritici-repentis) Halo clorótico Centro oscuro Necrotrofica Desarrollo: C y 6-48 hs Humedad relativa elevada

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17 Septoriosis (Septoria Tritici) Lesiones ovales paralelas a las nervaduras Picnidios Infección por ascosporas por viento y picniosporas a través del impacto del agua. Necrotrofica Rastrojo infectado Desarrollo: C hs de mojado Xanthomonas Bacteriosis

18 Radiación Interceptada (%) Periodo Critico: Importancia del área verde Alta cobertura Alta cobertura 95% Baja cobertura Baja cobertura 4-6 Valor critico Indice de área verde

19 CULTIVO ENFERMEDADES FOLIARES: Ecofisiología Rad interceptada absorbida Biomasa Índice de área foliar Radiación interceptada Radiación absorbida EUR Enfermedad IAF total IAF Crítico EUR BIOMASA EUR? Radiación absorbida

20 Índice de área foliar Intercepción (proporción) CAPTURA DE LUZ - ENFERMEDADES FOLIARES Días desde floración Días desde floración Con fung. Sin fung.

21 HB HB-1 HB-2 HB-3 HB-4 HB-5 HB HB-1 HB-2 HB-3 HB HB-1 HB-2 0,0 0,5 1,0 1,5 0,0 0,5 1,0 1,5 HB-1 HB Floración - N AF (cm2 hoja/cm2 suelo) Floración + N Área verde Área enferma Área verde Área enferma + 13 días + 13 días Área verde Área enferma Área verde Área enferma + 19 días HB-1 Carretero & Serrago (2008) + 19 días Área verde Área enferma Área verde Área enferma HB

22 Fracción de Radiación absorbida 0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 AF (cm2 hoja/cm2 suelo) 0,0 0,5 1,0 1,5 HB HB-1 HB-2 HB-3 HB-4 > 80 % Floración + N HB HB-1 HB-2 HB días HB HB-1 HB días Carretero & Serrago (2008)

23 Fotosíntesis relativa 1,2 1,0 0,8 0,6 0,4 0,2 BUENOS AIRES 2005 FOTOSINTESIS Con Nitrógeno Sin Nitrógeno Roya Roya + Septoria 30 % 0,0 0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 Severidad 0 % Carretero, Serrago & Miralles (2006)

24 AUDPC AUDPC Relación entre los niveles de enfermedad (AUDPC) y el status de nitrógeno en el cultivo Necrotróficas y = -809,65x ,9 R 2 = 0, ,00 0,50 1,00 1,50 2, Biotróficas A mayor N en tejidos MENORES niveles de patógenos necrotróficos y = 1285,7x - 768,95 R 2 = 0,8118 A mayor N en tejidos MAYORES niveles de patógenos biotróficos 0 0,00 0,50 1,00 1,50 2,00 % de Nitrógeno en Hoja Antesis Sas et al (2007)

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26 C i healthy area (µmol CO 2 mol -1 ) Severity 400 Healthy 0-5% 5-10% 10-20% >20% N 0 N 0 N 0 N 0 N a= b= x( y/b=0.95 )=1.93 R 2 =0.86 n= 90 a= b= x( y/b=0.95 )=1.43 R 2 =0.80 n= 80 a= b= x( y/b=0.95 )=1.52 R 2 =0.81 n= 45 a= b= x( y/b=0.95 )=1.21 R 2 =0.75 n= 37 a= b= x( y/b=0.95 )=0.88 R 2 =0.68 n= 16 N 1 N 1 N 1 N 1 N a= b= x( y/b=0.95 )=2.19 R 2 =0.88 n= 107 a= b= x( y/b=0.95 )=1.27 R 2 =0.67 n= 51 a= b= x( y/b=0.95 )=1.35 R 2 =0.57 n= 48 a= b= x( y/b=0.95 )=0.73 R 2 =0.52 n= 56 a= b= x( y/b=0.95 )=0.77 R 2 =0.35 n= g s healthy area (mol H 2 O m -2 s -1 ) Figure 5: Internal CO2 concentration (Ci) of green area related to stomatal conductance (gs) of green area for all the experiment (2005G1: grey circles; 2005G2: black circles; 2005BA: empty squares; 2007BA: grey triangles) together and for each nitrogen treatment (N0 and N1) separately. Data from diseased leaves were grouped according to four severity ranges (0-5%; 5-10%; 10-20% and higher than 20%) and fit to the model y= a-b*exp(-c*x) (dotted curves). Data from healthy leaves were fit to the same model (continue curves). Curves from healthy leaves

27 CULTIVO PATÓGENOS: EUR Bancal et. al., 2007

28 Fotosíntesis ( mol CO 2 m -2 s -1 ) Efectos sobre la fotosíntesis foliar Fotosíntesis Máxima 0 % % Por qué las enfermedades foliares afectan la fotosíntesis máxima de la hoja bandera pero no la EUR a nivel de canopeo? Radiación ( mol m -2 s -1 )

29 Peso de grano sano (mg) Relative change in GW El rol del área verde y de las reservas Relative change in GW Relative change in GW Destino Fuente % 20 20% Peso de grano enfermo (mg) Las diferencias en el PG fueron 0.1 causa de una falta en la fuente de asimilados 0.0 o consecuencias de diferencias -0.1 en el PG potencial? AUDPC Grain number (m 2 x 10-3 ) R 2 = HAA G (MJ grain -1 x 10-3 ) HAA (MJ x m -2 ) R 2 = HAA GW (MJ grain weight -1 x 10-3 )

30 Cambios relativos en el peso de los granos Area foliar sana por cada grano formado (MJ grano -1 x 10-3 Respuesta en el peso de los granos en función del area foliar disponible

31 Carbohidratos solubles (mg g -1 ) Uso de reservas durante el llenado de los granos K. Pegaso Baguette Alm acenaje (S) Utilización (S) Alm (S) Util (S) 300 Alm acenaje (E) Utilización (E) Alm (E) Util (S) Días desde antesis 1) Determinar como las enfermedades foliares afectan el consumo de CSA. Las reservas almacenadas en tallos podrían ser utilizadas para aumentar la tolerancia a 2) Evaluar al contenido de CSA como estrategia para aumentar la tolerancia a las enfermedades en cultivares sanos no limitados por fuente. enfermedades foliares.

32 Carbohidratos Solubles (Reservas) (Mg g-1) Tasa de uso de Carbohidratos Solubles (Reservas) (mg g-1 dia-1) Uso de reservas y las enfermedades foliares Dias desde Floracion Area foliar sana por cada grano formado (MJ grano -1 x 10-3 )

33 Uso de reservas durante el llenado de los granos Enfermo Sano Mas granos/m2 Serrago & Miralles (2013)

34 Fotosíntesis Enfermo (mg m -2 seg -1 ) Fotosíntesis Sombra (mmol m -2 seg -1 ) Compensación fotosintética: El rol de la espiga Fotosíntesis Sano (mg m -2 seg -1 ) Fotosíntesis Control (mmol m -2 seg -1 )

35 FUENTE-DESTINO MODELO HÍDRICO Las enfermedades afectan el peso potencial? Peso de grano (mg) Peso de grano observado (mg) Desespiguillado 7 DDA b EC SC ED a a a a b b a a b a ab Apical Central Apical Central S 2007 S 2008 E 2008 E 2007 SANO RMSD=6.2% 30 ENFERMO RMSD=23.9% Peso de grano simulado (mg) Borras y Westgate, 2006

36 Esquema teórico que muestra la importancia relativa de las distintas fuentes de asimilados para el llenado de granos en cultivos de cebada cervecera sanos y enfermos. Serrago y Carretero, 2011